JPH09283414A - パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単で精度の高いフォトレジストパターンの
形成方法を提供することが目的である。 【解決手段】 材料体１上にポジ型フォトレジスト膜２
及びネガ型フォトレジスト膜３をこの順序で形成する工
程と、ネガ型フォトレジスト膜３の所定部分にネガ型フ
ォトレジスト膜感光用光を照射する工程と、ネガ型フォ
トレジスト膜３を選択的に現像除去して所定形状にパタ
ーン化する工程と、このパターン化したネガ型フォトレ
ジスト膜３をマスクとしてポジ型フォトレジスト膜２に
ポジ型フォトレジスト膜感光用光を照射する工程と、ポ
ジ型フォトレジスト膜２を選択的に現像除去することに
よりオーバーハング部４ａを有するレジストパターン４
を形成する工程と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパターン形成方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置などの製造中、例えば
電極を形成する工程において、ウェットエッチング処理
を用いる場合、電極金属の不所望なオーバエッチングに
より、電極サイズや形状が変化する恐れがあるため、通
常、電極を形成する工程などでは、リフトオフ技術が用
いられる。

【０００３】図３は、従来のリフトオフ技術に用いられ
るパターン形成方法の一例を示す図である。

【０００４】まず、図３（ａ）に示すように、半導体結
晶体５１の上面上にフォトレジストやポリイミド等の高
分子材料膜５２を形成した後、ＡｌやＡｕ等の金属膜５
３を真空蒸着技術を用いて形成し、この金属膜５３にフ
ォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて開口
５３ａ形成する。

【０００５】次に、図３（ｂ）に示すように、前記開口
５３ａを有する金属膜５３をマスクとして酸素プラズマ
エッチング技術等により前記高分子材料膜５２をサイド
エッチングするようにエッチング除去し、オーバーハン
グ部５４ａを有するパターン５４を形成する。

【０００６】その後、図示しないが、上記パータン５４
を介して前記半導体結晶体５１上にＡｕなどの電極等の
材料としての金属膜を真空蒸着技術を用いて形成した
後、前記パターン５４を除去して所定形状の電極等を作
製する。

【０００７】次に、図４は、従来のリフトオフ技術に用
いられるパターン形成方法の他の一例を示す図である。

【０００８】まず、図４（ａ）に示すように、半導体結
晶体６１の上面上にキノンジアジド系ポジ型フォトレジ
スト膜６２を用いて形成した後、フォトマスク６３を介
して紫外線を露光する。

【０００９】次に、図４（ｂ）に示すように、熱処理や
モノクロロベンゼン処理を行って未露光部分の表面近傍
を現像液に対して耐性が向上した耐性向上部分６４に変
質させる。

【００１０】その後、図４（ｃ）に示すように、前記フ
ォトレジスト膜６２を現像処理して、オーバーハング部
６５ａを有するパターン６５を形成する。

【００１１】しかる後、図３に示す従来例と同様に、パ
ターン６４を用いて所定形状の電極等を作製する。

【００１２】更に、図５に従来のリフトオフ技術に用い
られるパターン形成方法の他の一例を示す。

【００１３】まず、図５（ａ）に示すように、半導体結
晶体７１の上面上に紫外線に感度を有する第１のポジ型
フォトレジスト膜７２、遠紫外線に感度を有する第２の
ポジ型フォトレジスト膜７３をこの順序に形成する。

【００１４】次に、図５（ｂ）に示すように、例えば波
長２５０ｎｍｍの遠紫外線光を用いたフォトリソグラフ
ィ技術及びエッチング技術により、第２のポジ型フォト
レジスト膜７３に開口７３ａを形成する。

【００１５】その後、図５（ｃ）に示すように、前記開
口７３ａを有する第２のポジ型フォトレジスト膜７３を
マスクとして第１のポジ型フォトレジスト膜７２に例え
ば波長４８０ｎｍの紫外線光を露光し、この第１のポジ
型フォトレジスト膜７２をサイドエッチングするように
現像除去してオーバーハング部７４ａを有するパターン
７４を形成する。

【００１６】しかる後、図３に示す従来例と同様に、パ
ターン７４を用いて所定形状の電極等を作製する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示す従来例の場合には、オーバハング部５４ａを構成す
る金属膜５３の膜厚やこの金属膜５３の開口５３ａを精
度よく形成することが困難であり、よって、電極等の金
属膜を所定形状にすることが困難であるといった問題の
他、製造工程が繁雑であるといった問題があった。

【００１８】また、図４に示す従来例の場合には、熱処
理やモノクロロベンゼン処理による耐性向上部分作製の
再現性が低い他、耐性向上部分からなるオーバハング部
６５ａは薄く、熱容量が極めて小さいため、この部分は
熱変形しやすく、従って、電極等の金属膜を所定形状に
することが困難であるといった問題があった。

【００１９】そして、図５に示す従来例の場合には、紫
外線と遠紫外線の２種類の露光光が必要であるため、製
造工程が繁雑であるといった問題がある他、遠紫外線に
感度を有する第２のレジスト膜７３は紫外線の遮蔽効果
が低いため、第２のレジスト膜７３をマスクとして第１
のレジスト膜７２に紫外線を露光し、現像して形成され
るオーバハング部７４ａを所定形状に制御することが困
難であるといった問題があった。

【００２０】本発明は上述の問題点を鑑み成されたもの
であり、簡単で精度の高いフォトレジストパターンの形
成方法を提供することが目的である。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明のパターン形成方
法は、材料体上にポジ型フォトレジスト膜及びネガ型フ
ォトレジスト膜をこの順序で形成する工程と、前記ネガ
型フォトレジスト膜の所定部分に該ネガ型フォトレジス
ト膜感光用光を照射する工程と、前記ネガ型フォトレジ
スト膜を選択的に現像除去して所定形状にパターン化す
る工程と、前記パターン化したネガ型フォトレジスト膜
をマスクとして前記ポジ型フォトレジスト膜に該ポジ型
フォトレジスト膜感光用光を照射する工程と、前記ポジ
型フォトレジスト膜を選択的に現像除去することにより
オーバーハング部を有するレジストパターンを形成する
工程と、を有することを特徴とする。なお、材料体とし
ては、半導体基板や半導体層が積層された半導体基板等
に限らず、ガラス板など種々のものに適用できる。

【００２２】本発明は、オーバーハング部を有するパタ
ーンがレジストにより形成されるので、一般的なフォト
リソグラフィ技術等により簡単に作製できると共に、レ
ジストは金属に比べて選択的にエッチングできるので、
不所望なサイドエッチングを抑制可能である。

【００２３】しかも、ポジ型フォトレジスト膜上のポジ
型とは逆タイプのネガ型フォトレジスト膜は、ポジ型フ
ォトレジスト膜感光用光を遮蔽する効果があるので、ポ
ジ型フォトレジスト膜の所定部分に精度よく露光でき、
よって、この露光部分を精度よく現像除去できる。

【００２４】また、ネガ型フォトレジスト膜は、変質さ
せて耐性向上部分を作製する従来例に比べて、オーバー
ハング部の厚みを大きくできるので、レジストパターン
を介して電極等の金属膜を形成する際に、このレジスト
パターンのオーバーハング部に供与される不所望な熱に
よるオーバーハング部の変形を抑制できる。

【００２５】従って、本発明は、簡単で精度の高いフォ
トレジストパターンの形成方法を提供できる。

【００２６】加えて、本発明は、ポジ型、ネガ型フォト
レジスト膜感光用光に同一波長を有する光を用いること
も可能であり、更に製造工程を簡単化することもでき
る。

【００２７】特に、前記パターン化したネガ型フォトレ
ジスト膜は、前記ポジ型フォトレジスト膜感光用光を３
０％以上遮蔽することを特徴とする。

【００２８】この場合、ポジ型フォトレジスト膜を露光
する際、前記３０％以上遮蔽するパターン化したネガ型
フォトレジスト膜は良好なマスクとして機能するので、
好ましい。

【００２９】更に、前記ネガ型フォトレジスト膜感光用
光と、前記ポジ型フォトレジスト膜感光用光は、同一光
源からの同一波長域の光であることを特徴とする。

【００３０】この場合、ネガ型、ポジ型フォトレジスト
膜に対して同一光源からの同一波長域の光を用いること
ができるので、簡単な装置で且つ簡単な製造工程でパタ
ーンが形成できる。

【００３１】特に、前記ネガ型フォトレジスト膜は合成
ゴム系材料からなることを特徴とする。

【００３２】この合成ゴム系材料からなるネガ型フォト
レジスト膜は、熱的に安定であると共に、感光用光とし
ての例えば紫外線光を５０％以上カット可能である。従
って、不所望な熱によるオーバーハング部の変形を良好
に抑制できると共に、ポジ型フォトレジスト膜感光用光
に対するマスクとして良好に機能するので、この合成ゴ
ム系材料からなるネガ型フォトレジスト膜が好ましい。

【００３３】特に、紫外線光に対して、合成ゴム系材料
からなるネガ型フォトレジスト膜の遮蔽率はその膜厚に
略比例して大きくなり、この膜厚設定によって容易に十
分なカットができるので、感光用光としては紫外線光が
好ましい。

【００３４】更に、前記ポジ型フォトレジスト膜はキノ
ンジアジド系材料からなることを特徴とする。

【００３５】このキノンジアジド系材料からなるポジ型
フォトレジスト膜は、特殊な除去液を使用せずとも、メ
チルアルコールなどのアルコールやアセトンなどの有機
溶剤により容易に除去できるので、リフトオフ工程が簡
単に行え、好ましい。

【００３６】なお、本発明に係るパターン形成方法を用
いたリフトオフ技術は、電界効果型トランジスタなどの
ソース、ドレイン電極形成など半導体素子の電極形成工
程の他、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの絶縁膜
の選択形成工程、半導体基板上の配線形成工程などの種
々の工程に利用できる。

【００３７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態であるパタ
ーン形成方法を用いたリフトオフ工程を図１用いて詳細
に説明する。

【００３８】まず、図１（ａ）に示すように、ＧａＡｓ
半導体基板等の半導体結晶体（材料体）１の主面上に、
ポジ型フォトレジストとしてのキノンジアジド系フォト
レジスト、本形態では商品名ＯＦＰＲ８６００（東京応
化株式会社製）をスピンコート法により塗布した後、１
１０℃で４０分間ベーキングして膜厚１．５μｍの第１
のフォトレジスト膜２を作製する。

【００３９】次に、図１（ｂ）に示すように、上記第１
のフォトレジスト膜２上に、ネガ型フォトレジストとし
ての合成ゴム系フォトレジスト、本形態では商品名Ｗａ
ｙｃｏａｔ［ウエイコート］（COG Microelectronic Ma
terials Inc.製）をスピンコート法により塗布した後、
８０℃で２０分間ベーキングして膜厚０．８μｍの第２
のフォトレジスト膜３を作製する。

【００４０】続いて、図１（ｃ）に示すように、図示し
ないフォトマスクを介して第２のフォトレジスト膜感光
用光としての波長４８０ｎｍの紫外線光を光量１０ｍ
Ｗ、時間１５秒の条件で第２のフォトレジスト膜３上に
照射した後（フォトリソグラフ工程後）、第２のレジス
ト膜用専用現像液で現像処理して前記非照射部分を除去
することにより第２のフォトレジスト膜３を上面矩形状
にパターン化する。

【００４１】その後、図１（ｄ）に示すように、前記パ
ターン化した第２のフォトレジスト膜３をマスクとし
て、前記第１のフォトレジスト膜２に第１のフォトレジ
スト膜感光用光として先と同じ波長４８０ｎｍの紫外線
光を第２のレジスト膜３下の第１のレジスト膜２に回折
作用により所定量回り込むように光量１０ｍＷ、時間１
００秒照射した後、第１のレジスト膜用専用現像液で液
温度２５℃で６０秒間現像処理して照射部分を除去する
ことにより、材料体１の表面を露出させると共に、第１
のフォトレジスト膜２を第２のフォトレジスト膜３より
上面積が小さくなるように形成する。この結果、第１、
第２のフォトレジスト膜２、３からなるレジストパター
ン４は、オーバハング部４ａとなる第１のフォトレジス
ト膜２からの第２のフォトレジスト膜３の突出部を有す
ることとなる。

【００４２】続いて、図１（ｅ）に示すように、前記レ
ジストパターン４を介した状態で、前記基板１上に該基
板に対して略垂直方向から電極金属膜５を被着形成す
る。尚、本形態では、電極金属膜５として、膜厚０．１
μｍのＡｕＧｅ合金膜、膜厚０．０１μｍのＮｉ膜、及
び膜厚１μｍのＡｕ膜をこの順序で真空蒸着法により形
成した。

【００４３】その後、図１（ｆ）に示すように、第１の
レジスト膜除去液、例えば本形態ではアセトンにより、
第１のレジスト膜２を除去して、所定形状の電極６を形
成する。

【００４４】この方法では、高精度な所定形状の電極６
が形成できる。

【００４５】次に、本発明の他の実施の形態であるパタ
ーン形成方法を用いたリフトオフ技術方法を図２を用い
て詳細に説明する。

【００４６】まず、図２（ａ）に示すように、ＧａＡｓ
半導体基板等の半導体結晶体（材料体）１１の主面上
に、ポジ型フォトレジストとしてのキノンジアジド系フ
ォトレジスト、本形態では商品名ＡＺ１３５０Ｊ（ＳＨ
ＩＰＬＥＹ社製）をスピンコート法により塗布した後、
１１０℃で４０分間ベーキングして膜厚１．５μｍの第
１のフォトレジスト膜１２を作製する。

【００４７】次に、図２（ｂ）に示すように、上記第１
のフォトレジスト膜１２上に、ネガ型フォトレジストと
しての合成ゴム系フォトレジスト、本形態ではＯＭＲ８
５（東京応化株式会社製）をスピンコート法により塗布
した後、９５℃で３０分間ベーキングして膜厚０．８μ
ｍの第２のフォトレジスト膜１３を作製する。

【００４８】続いて、図２（ｃ）に示すように、図示し
ないフォトマスクを介して第２のフォトレジスト膜感光
用光としての波長４８０ｎｍの紫外線光を光量１０ｍ
Ｗ、時間５秒の条件で第２のフォトレジスト膜１３上に
照射した後（フォトリソグラフィ工程後）、現像処理し
て前記非照射部分を除去することにより第２のフォトレ
ジスト膜１３を開口１３ａを有するパターン形状にパタ
ーン化する。

【００４９】その後、図２（ｄ）に示すように、前記パ
ターン化した第２のフォトレジスト膜１３をマスクとし
て、前記第１のフォトレジスト膜１２に第１のフォトレ
ジスト膜感光用光として先と同じ波長４８０ｎｍの紫外
線光を第２のレジスト膜１３下の第１のレジスト膜１２
に回折作用により所定量回り込むように光量１０ｍＷ、
時間５０秒照射した後、第１のレジスト膜用専用現像液
で液温度２５℃で４０秒間、現像処理して照射部分を除
去することにより、材料体１１の上面を露出させると共
に、第２のフォトレジスト膜１３が第１のフォトレジス
ト膜１２より突き出るように形成する。この結果、第
１、第２のフォトレジスト膜１２、１３からなるレジス
トパターン１４は、オーバハング部１４ａとなる第１の
フォトレジスト膜１２からの第２のフォトレジスト膜１
３の突出部を有することとなる。

【００５０】続いて、図２（ｅ）に示すように、前記レ
ジストパターン１４を介した状態で、前記基板１１上に
該基板に対して略垂直方向から電極金属膜１５を被着形
成する。尚、本形態では、電極金属膜１５として、膜厚
０．１μｍのＡｕＺｎ合金膜及び膜厚１μｍのＡｕ膜を
この順序で真空蒸着法により形成した。

【００５１】その後、図２（ｆ）に示すように、第１の
レジスト膜除去液、例えば本形態ではアセトンを用い
て、第１のレジスト膜１２を除去することにより、所定
形状の電極１６を形成する。

【００５２】この方法では、高精度な所定形状の電極１
６が形成できる。

【００５３】尚、上記各実施形態に限らず、上記ＯＦＰ
Ｒ８６００と上記ＭＲ８５を組み合わせてもよく、また
上記ＡＺ１３５０Ｊと上記Ｗａｙｃａｏｔを組み合わせ
てもよく、更には、上記ＯＦＰＲ８６００、上記ＡＺ１
３５０Ｊの現像液としては、専用現像液でなくともよ
く、例えばイソプロピルアルコールでもよい。勿論、本
発明は上述のフォトレジストや除去液等に限らず、適宜
種々のものが適用できる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、簡単で精度の高いフォ
トレジストパターンの形成方法を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態であるパターン形成方法
を用いたリフトオフ工程図である。

【図２】本発明の他の実施の形態であるパターン形成方
法を用いたリフトオフ工程図である。

【図３】従来のパターン形成工程図である。

【図４】他の従来のパターン形成工程図である。

【図５】他の従来のパターン形成工程図である。

【符号の説明】

１、１１ 材料体 ２、１２ 第１のレジスト膜（ポジ型フォトレジス
ト膜） ３、１３ 第２のレジスト膜（ネガ型フォトレジス
ト膜） ４ａ、１４ａ オーバハング部 ４、１４ パターン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料体上にポジ型フォトレジスト膜及び
   ネガ型フォトレジスト膜をこの順序で形成する工程と、
   前記ネガ型フォトレジスト膜の所定部分に該ネガ型フォ
   トレジスト膜感光用光を照射する工程と、前記ネガ型フ
   ォトレジスト膜を選択的に現像除去して所定形状にパタ
   ーン化する工程と、前記パターン化したネガ型フォトレ
   ジスト膜をマスクとして前記ポジ型フォトレジスト膜に
   該ポジ型フォトレジスト膜感光用光を照射する工程と、
   前記ポジ型フォトレジスト膜を選択的に現像除去するこ
   とによりオーバーハング部を有するレジストパターンを
   形成する工程と、を有することを特徴とするパターン形
   成方法。
2. 【請求項２】 前記パターン化したネガ型フォトレジス
   ト膜は、前記ポジ型フォトレジスト膜感光用光を３０％
   以上遮蔽することを特徴とする請求項１記載のパターン
   形成方法。
3. 【請求項３】 前記ネガ型フォトレジスト膜感光用光
   と、前記ポジ型フォトレジスト膜感光用光は、同一光源
   からの同一波長域の光であることを特徴とする請求項
   １、又は２記載のパターン形成方法。
4. 【請求項４】 前記ネガ型フォトレジスト膜は合成ゴム
   系材料からなることを特徴とする請求項１、２、又は３
   記載のパターン形成方法。
5. 【請求項５】 前記ポジ型フォトレジスト膜はキノンジ
   アジド系材料からなることを特徴とする請求項１、２、
   ３、又は４記載のパターン形成方法。